外援型自修复体系及其在环氧基复合材料中的应用

聚合物基自修复材料是近年来国内外的研究热点。根据自修复过程是否需要外加修复剂,聚合物基复合材料自修复方法主要分为外援型自修复和本征型自修复。外援型自修复体系主要包括双环戊二烯修复体系、环氧基修复体系、硫醇基修复体系、甲基丙烯酸缩水甘油酯修复体系、马来酰亚胺修复体系等。着重介绍了这几种自修复体系及其在环氧基复合材料中的应用,并展望了外援型自修复体系在聚合物基复合材料的应用前景及发展方向。     

自修复涂层材料研究进展

综述了自修复涂层材料研究进展。重点介绍了几种外援型自修复涂层包括微/纳米胶囊填充型自修复涂层、微/纳米容器填充型自修复涂层以及形状记忆纤维丝/聚合物自修复涂层;同时介绍了几种本征型自修复涂层,包括紫外光引发自修复涂层、热可逆交联自修复涂层以及层层组装自修复聚合物膜涂层。对其自修复机理、涂层的制备、性能及研究进展进行了阐述;最后对自修复涂层的前景进行了展望。     

本征型自修复高分子材料的研究进展

本文首先回顾了外援型自修复与本征型自修复两种自修复高分子材料的研究现状,并分析了两种自修复方式的优缺点。然后,重点介绍了可逆共价键型自修复材料和可逆非共价键型自修复材料两种本征型自修复高分子材料的自修复机理及其最新研究进展。可逆共价键型自修复主要通过可逆C-NO键、Diels-Alder反应、可逆酰腙键、可逆双硫键这四种修复机理来达到自修复目的。可逆非共价键型自修复主要依靠氢键作用、疏水作用、金属配体相互作用、离子相互作用和大分子扩散作用这五种修复机理进行自修复。本文对这九种修复机理进行了阐述,并对近年来国内外最新的研究成果进行了较为具体的分析。最后,指出了目前本征型自修复高分子材料研究存在的一些问题,并对自修复高分子材料的未来进行了展望。     

基于可逆共价键的自修复聚合物材料研究进展

自修复聚合物材料是一种具有自修复能力的聚合物智能材料,近年来已成为国内外的研究热点。在聚合物基体中引入可逆共价键,在外界条件刺激下,聚合物可快速、高效自修复,这有助于延长聚合物材料的使用寿命。能形成可逆共价键的反应主要包括可逆开环加成反应、交换反应和稳定自由基重组反应等。文中以不同类型的可逆反应为线索,从可逆共价键的类型、修复条件、修复效率等方面综述了近年来基于可逆共价键的自修复聚合物材料的研究进展,比较了不同可逆共价键形成聚合物的优缺点,并展望了其未来的发展方向。     

热可逆自修复聚氨酯及其复合材料的研究进展

随着现代工业发展对材料性能的要求不断地提高，聚氨酯也正朝着智能化、功能化等方向发展，其中赋予聚氨酯材料自修复功能是推进其智能化方向的一个重要课题之一。目前自修复聚氨酯材料研究已取得一系列卓有成效的研究成果，其中在聚氨酯材料分子链主链引入热可逆Diels-Alder(DA)共价键以及在传统聚氨酯材料中引入纳米碳材料(如碳纳米管、石墨烯)成为研究热点。然而，目前热可逆DA反应的自修复聚氨酯还存在力学性能稍差、修复效率不高且修复效率随修复次数的增加迅速下降等问题，以及纳米碳材料需经改性才能引入等复杂工艺过程。从光可逆共价键修复体系和热可逆共价键修复体系两个方面简述本征型自修复体系，再从热可逆DA自修复聚氨酯体系和热可逆DA自修复聚氨酯复合材料体系两个方面综述国内外研究进展。     

热可逆自修复聚合物研究进展

自修复聚合物是一类可利用自身结构内部的可逆反应或者大分子扩散来完成对微裂纹自修复的物质。在众多的自修复方式中，热刺激是最快捷和应用最多、最广的方式。针对目前火药的加工条件，结合近年来自修复聚合物的研究状况，对60 ℃以下通过热刺激响应实现自修复，且具有一定力学强度的聚合物黏结剂材料进行综述。自修复聚合物主要分为动态共价键自修复和基于非共价键的超分子自修复，分别对其自修复机理、制备方法和目前的研究进展进行了阐述，为其在含能材料中的应用提供参考。     

自修复聚合物在电化学储能领域的研究进展

自修复聚合物材料能够自行修复在加工和使用过程中产生的微观或者宏观损伤,从而解决材料内部微裂纹难以检测和修复的问题,保持其结构和功能的完整性。将自修复聚合物应用于电化学储能器件中,可有效提升器件的安全可靠性和使用寿命,成为近年来的研究热点之一。本文概括介绍了外援型和本征型自修复聚合物材料的修复机理,着重总结了不需要修复剂、且可实现多次可逆修复的本征型自修复聚合物应用于电化学储能领域的研究进展,以储能器件的电极、电解质以及界面为出发点,综述了自修复功能聚合物分别作为高比能电极黏结剂、界面修饰层、可自修复电解质的研究进展,阐述了自修复机理及其对储能器件电化学性能的影响规律,探讨了自修复聚合物材料在储能领域未来的发展方向。     

自修复高分子材料在皮革涂层中的应用研究进展

高分子材料以其优良的性能在生产、生活中具有广泛的应用,但是不可避免会因为裂纹的产生而影响其性能。受自然的启发,自修复材料应运而生。自修复材料根据修复类型可以分为外援型和本征型自修复材料,是材料科学发展的最新动向,受到了密切的关注,且在皮革涂层领域得到了初步应用。文中对自修复材料类型及在皮革涂层领域的应用情况进行了综述,并讨论了皮革自修复涂层的未来发展方向。     

自修复聚氨酯弹性体的制备及性能研究

目的对自修复聚氨酯弹性体的制备工艺及性能进行综述,为制备高修复效率的聚合物提供指导,并指出其未来的发展趋势。方法从聚氨酯弹性体的修复机理出发,收集并分析自修复聚氨酯弹性体的最新研究进展,总结典型自修复聚氨酯弹性体的制备工艺和性能指标;根据修复机理进行分类,对近年来本征型(Diels-Alder反应、Disulfide键、氢键等)和外援型(微胶囊化)自修复聚氨酯弹性体的制备和性能进行综述,并讨论自修复聚氨酯弹性体的修复效率。结论虽然基于不同动态键的自修复聚氨酯弹性体取得了一定的发展,但开发高修复效率的材料仍然是一个巨大的挑战。总结了提高自修复聚氨酯弹性体力学性能的途径,为实现修复性能与力学性能的平衡提供了指导。     

热可逆自修复聚氨酯弹性体的制备及表征

为探究本征型自修复聚氨酯材料结构与性能的关系,平衡其自修复效率与强度之间的矛盾,采用六亚乙基二异氰酸酯(HDI)三聚体作交联剂,4,4-二氨基二苯二硫醚(AFD)作扩链剂,将可逆双硫键引入聚酯型聚氨酯弹性体中。研究发现:制备的自修复聚氨酯弹性体拉伸强度可达7.7MPa,在60℃,修复时间为24h的条件下,基于拉伸强度的自修复效率高达97.4%;而普通不含有双硫键(只含氢键作用)的弹性体拉伸强度为9.3MPa,在同等条件下的自修复效率为58.0%,表明双硫键的存在使得弹性体自修复效率在原来的基础上提高了67.9%。制备的弹性体具有多次自修复能力,其二次自修复效率为62.3%。     

高分子材料自修复机理的研究进展

综述了高分子材料自修复的各种机理:基于微胶囊和液芯纤维的第一代自修复高分子;基于类毛细血管结构的第二代自修复高分子;基于可逆共价键的分子自修复机理;基于可逆非共价键的分子自修复机理;基于纳米粒子和离聚物的自修复机理;以及外力感应型自修复机理。重点介绍了各种机理的化学过程、特点和自修复效率。最后,展望了自修复高分子材料的发展前景。     

Self-Healing Polymers Based on Coordination Bonds

Self-healing ability is an important survival feature in nature, with which living beings can spontaneously repair damage when wounded. Inspired by nature, people have designed and synthesized many self-healing materials by encapsulating healing agents or incorporating reversible covalent bonds or noncovalent interactions into a polymer matrix. Among the noncovalent interactions, the coordination bond is demonstrated to be effective for constructing highly efficient self-healing polymers. Moreover, with the presence of functional metal ions or ligands and dynamic metal–ligand bonds, self-healing polymers can show various functions such as dielectrics, luminescence, magnetism, catalysis, stimuli-responsiveness, and shape-memory behavior. Herein, the recent developments and achievements made in the field of self-healing polymers based on coordination bonds are presented. The advantages of coordination bonds in constructing self-healing polymers are highlighted, the various metal–ligand bonds being utilized in self-healing polymers are summarized, and examples of functional self-healing polymers originating from metal–ligand interactions are given. Finally, a perspective is included addressing the promises and challenges for the future development of self-healing polymers based on coordination bonds.     

光引发自修复聚合物材料研究进展EI北大核心CSCD

综述了近几年来光引发自修复聚合物材料的研究进展。根据自修复机理的不同,光引发自修复方法可分为基于光交联反应的自修复、光置换反应自修复和光致超分子反应自修复。文中重点论述这3种自修复方法中涉及的材料的设计、光引发机制和自修复机理,并对光引发自修复聚合物材料的发展前景进行了展望。     

混凝土损伤自修复技术的研究与进展

混凝土自修复技术在土木工程领域中发挥着重要作用。该技术能使混凝土表面裂缝有效愈合,改善内部结构,提高服役期间的力学性能和耐久性。本文系统介绍了目前国内外关于混凝土损伤自修复领域的研究成果及应用情况;对混凝土自修复技术的原理进行了分类总结;对基于化学原理、物理学原理以及生物学原理的自修复技术进行了阐述和对比,分析了当前混凝土自愈合效果的评价方法,并给出了各自的适用范围;指出了混凝土自修复研究存在的问题,展望了其发展趋势和前景。     

高强度自修复聚氨酯弹性体的制备及性能

针对自修复材料力学性能和自修复性难以兼顾的问题,采用传统预聚体法,引入含双硫结构的交联剂,制备得到既具有一定力学强度、又具有良好自修复性的聚氨酯弹性体。采用红外光谱进行化学结构表征;采用邵氏硬度计进行硬度测定;采用万能力学试验机考察了不同条件下的自修复效率;通过三维视频显微镜和拍照记录弹性体自修复过程;采用热重分析仪对样品进行热性能表征。结果表明,双硫键被成功引入弹性体中,弹性体邵氏硬度大多可达50 HA以上。升高温度和延长时间都能提高弹性体的自修复效率:24 h时,自修复效率从25 ℃的31.3%升高到80 ℃的99.5%;在80 ℃下,自修复效率从2 h的48.4 %提高到24 h的99.5%。双硫交联剂质量分数的增加也有利于自修复,弹性体的自修复效率从PUSS 3的54.5%提高到PUSS 6的99.5%。热重分析显示,弹性体的热稳定性随双硫质量分数的增加而略有下降,但所有弹性体的5%热失重温度都高于265.0 ℃。     

Preparation of Robust,Room-Temperature Self-Healable and Recyclable Polysiloxanes Based on Hierarchical Hard Domains

The contradiction between high mechanical strength and mild healing conditions has long existed in self-healing materials, which limits the application of self-healing materials. The preparation of robust materials with excellent healing performance under mild conditions can effectively reduce resource waste and environmental pollution. Herein, self-healing polysiloxane elastomer materials, APDMS-MDI-IPDI-Bs, based on microphase separation strategy are reported. Through the synergistic effect of the designed urea hydrogen bond and the nitrogen-coordinated boroxine structure, the materials can maintain high mechanical properties (maximum tensile strength up to 3.35 MPa, elongation at break up to 316%), while maintaining excellent self-healing and recyclable ability (24 h healing efficiency at room temperature can reach 94.77 ± 3.23%), and the performance can be repeated many times without decay. APDMS-MDI-IPDI-Bs also exhibit unique hydrophobicity, expanding the application scenarios of materials containing boroxine structure.     

水泥基材料裂缝自愈合的研究进展

总结了近些年来在水泥基材料裂缝自愈合领域的研究进展，重点论述了两种普通类型的水泥基材料裂缝自愈合的机理、愈合过程、影响因素及评价。普通水泥基材料裂缝愈合机理包括结晶沉淀、结晶渗透，对聚合物水泥基材料，主要包括空气固化愈合、热聚合愈合和温致愈合机理。并提出了进一步的研究方向。